中兴通讯助力运营商打造5G网联天空

发布时间:2020-09-21 作者:中兴通讯 李蓓 阅读量:

        民用无人机市场具有巨大潜力,预计2022年无人机市场总值将达到150亿美元,低空飞行需求量是2016年的12倍。目前无人机市场使用的操控系统可以分为两种:本地广播和4G网联。前者使用蓝牙、Wi-Fi等点对点通信方式,若飞得过远或过高,可能会导致与飞手之间的通信中断,甚至“炸鸡”(坠毁)。后者则受限于4G网络的特性,无法满足低时延和大带宽业务。5G技术以其大带宽、低时延和高可靠性,将为网联天空注入新动力。           

        IMT-2020应用组定义了典型的无人机市场8大应用场景,包括编队飞行、物流、测绘、安防、应急、娱乐直播、农业植保、巡检等,并且给出了不同应用场景下对上下行速率、业务端到端延时、控制端到端延时延等方面的具体要求。其中,激光测绘和8K直播对上行业务速率要求最高为100Mbps,下行要求为300~600kbps;编队飞行对时延指标要求最高,控制面时延要低于0.1ms。可以看出,无人机业务具有上下行业务不对等、时延指标要求高的特点。

        无人机的业务特点对网络建设也提出了相应的挑战。如何最大程度复用地面网络、如何解决与地面站的上下行干扰,一直是无人机应用领域研究的热点和难点问题。

复用地面网络

        在网络规划方面,3GPP协议针对LTE网络服务飞行器进行了仿真和测试,结论是300m以上飞行高度基本无法使用宏网络,需要专网。中兴通讯广播组网SSB“1+X”方案能够满足无人机场景下的垂直覆盖需求:1为基础打底网,将X根据垂直覆盖需求进行调整。

        -针对电信和联通网络

        以6Mbps上行体验速率为例,极限覆盖能力在15km左右。

        考虑到电信联通3.5G频段后续的eMBB网络建设带来的邻区干扰提升,建议额外预留2~3dB的余量,实际覆盖半径按照10~12km估算,站间距按照15~20km估算。

        对于线状覆盖区域,可以考虑AAU背向对打;对于面状覆盖区域,依然建议按照1站3扇区进行站址规划。

        -针对中国移动网络

        以6Mbps上行体验速率为例,极限覆盖能力也在15km左右。

        如果采用4.9G频段,可以暂不考虑eMBB对无人机网络的干扰余量问题,但建议帧结构和4.9G eMBB对齐。2.6G频段同样需要考虑eMBB带来的2~3dB干扰余量。

        实际覆盖半径按照10~12km估算,站间距按照15~20km估算。

        对于线状覆盖区域,可以考虑AAU背向对打;对于面状覆盖区域,依然建议按照1站3扇区进行站址规划。

破解低空覆盖干扰难题

        无人机因视距传播特点,面临上下行干扰问题:下行干扰方面,无人机随着高度层上升,收到大量视距邻区干扰,导致下行平均SINR急遽下降,与此同时也会带来更频繁的切换;上行干扰方面,无人机的上行信号会被周边更多的基站接收到,因此会干扰邻区地面UE的上行接收;反方向来说,地面UE天然存在地形遮挡,同时通过功率控制邻区的IoT抬升,所以并不会显著抬升无人机的上行干扰。

中兴通讯积极进行5G网联无人机领域的探索和实践,结合Massive MIMO等多项技术,成功破解了低空覆盖干扰难题。

        -下行干扰

        对于2.6G、3.5G等eMBB主力频段,无法通过物理隔离来规避低空干扰,建议通过FDM避免下行干扰。为了减小对现网eMBB软件版本改动,可以通过专用BWP配置将无人机频域资源限制在特定带宽上,而非无人机用户优先使用其他带宽。

        下行链路由于无人机业务主要以指令传输为主,而且不产生对eMBB的强干扰(地面站跨区干扰不严重),可以考虑用较低的MCS格式、码率抵抗邻区干扰。

        -上行干扰

        上行干扰主要来源于无人机对地面基站的干扰,但由于无人机覆盖距离较远,且无人机用户本身较少,初期可以不考虑这方面问题。对于物流无人机、直播多机无人机编组等特殊案例,可以通过增加临时保障带宽、使用切片技术、预留PRB资源等措施来缓解资源受限和干扰突出的问题。

探索实践

        2020年是我国5G大规模商用元年,三大运营商都在积极探索5G数字网联天空应用。在中国联通2020年6月6日举办的“5G周年,起势腾飞”的5G牌照周年庆典活动中,中兴通讯凭借其承建的5G低空专网表现出的优异网络性能,在本次颁奖活动中斩获“5G端网协同最佳实践奖”。

        活动当天,中兴通讯在河南安阳现场展示了5G网联无人机业务,搭载360全景摄像头的无人机接入5G SA网络,将采集到的河南安阳文字博物馆等地标性建筑回传到迎宾馆,让现场观众身临其境感受到了无人机视角下的大美安阳。

        随着5G建设节凑的加快,中兴通讯将持续加大在5G泛在低空飞行领域的投入,助力运营商打造一张“7×24小时”的数字网联天空。